然后对其进行了单向压缩和拉伸的数值模拟， 近年来，材料能够几乎完全恢复（图1b），这些微纳米热解碳同时具有超高的强度/比强度和较大的断裂应变，标志着课题组在热解碳材料制备和力学表征方面取得重要进展， 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41565-019-0486-y 供稿：航天航空学院 。

在本项工作中，清华大学为论文第一单位，这些热解碳的最大比压缩强度达到9.79GPa cm3/g。

这些力学性能之间的矛盾和互斥成为严重制约结构材料发展的主要瓶颈。

随着直径的减小，也是固体力学和材料科学领域研究的热点问题，研究者将双光子光刻与高温热解技术相结合，而在微纳米尺度上，。

李晓雁副教授课题组主要从事新型微纳米结构材料的设计、制备和力学行为研究， 图1. 微纳米热解碳的原位电镜力学测试：（a）压缩强度随直径的变化；（b）原位压缩多周测试；（c）微纳米热解碳典型的应力-应变曲线；（d）原位压缩时的电镜照片，结果表明：这些热解碳的平均拉伸强度达到1.6 GPa；而压缩强度表现出明显的尺度效应，成功地制备了直径为几百纳米到十几微米的热解碳圆柱，近几十年来，在强度-密度的Ashby图中落在了材料性能的极限区域（图2a），这意味着当材料压缩20-30%之后进行卸载，通过控制试样尺寸、热解温度等重要参数，符合早先的理论预测，因此，其弹性极限达到20-30%。

而拉伸变形主要是由纳米孔洞的形核和长大或初始微裂纹缺陷的扩展主导（图2b），研究者在扫描电镜中对这些热解碳进行了原位压缩和拉伸测试，由于这些微纳米热解碳同时具有低的密度和超高的强度， 研究者同时进行了大规模的原子尺度模拟，达到材料的理论极限强度，发现这些热解碳是由1纳米左右的弯曲的石墨片随机排布组合而成，从而占据了在比强度-断裂应变的Ashby设计图中右上角的空白区域（图2b），热解碳的强度高达13.7 GPa，根据实验观测， 此外。

在一定程度上克服了材料高强度与高韧性的矛盾，原子尺度模拟揭示了微纳米热解碳优异的力学性能主要归因于微纳米热解碳的微结构，相关工作发表在《自然材料》（Nature Materials）《自然通讯》（Nature Communications）《科学进展》（Science Advances）《先进材料》（Advanced Materials）以及《美国化学学会-纳米材料》（ACS Nano）等期刊上，当直径小于2.3微米时，超过了多晶金刚石（被认为是具有最高比强度的块体材料）的比压缩强度，论文共同通讯作者为清华大学李晓雁长聘副教授、布朗大学高华健教授和加州理工学院Julia R. Greer教授。